JP2000079872A - 車輌の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 滑らかな運動制御を行うと共に車輌の走行状
況が限界走行領域に入る前の運動制御を適正に行う。 【解決手段】 車体スリップ角β及びその変化率βd が
演算され（Ｓ１００）、目標車体スリップ角βref 及び
ガード処理後の目標ヨーレートγrefgが演算され（Ｓ１
５０）、ハイパスフィルタ処理後の目標ヨーモーメント
ＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytが演算され（Ｓ
２００）、ＹＭhp、Ｆxt、Ｆytを達成するための各輪の
目標制動圧Ｐwti が演算され（Ｓ３５０）、各輪の制動
圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう各輪の制動圧が制
御される（Ｓ４００）。ハイパスフィルタ処理前の目標
ヨーモーメントＹＭはヨーレート偏差に基づく第一の目
標ヨーモーメントＭyrと車体スリップ角に基づく第二の
目標ヨーモーメントＭsaとの重み和として演算され、重
み係数Ｋt は限界状態評価量Ａが大きいほど小さくなる
よう可変設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌の運動制御装
置に係り、更に詳細には車輌が限界領域に達するまでの
運動制御性能が改善された運動制御装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌の運動制御装置の一つと
して、例えば特開平８−４０２３２号公報に記載されて
いる如く、車輌の横加速度Ｇｙと車速及びヨーレートの
積Ｖγとの偏差Ｇｙ−Ｖγを積分して車輌の横滑り速度
Ｖy を演算し、車輌の前後速度Ｖx に対する横滑り速度
Ｖy の比として車輌のスリップ角βを演算し、スリップ
角βに基づき挙動制御のための制動制御量を演算し、車
速及び操舵角に基づき車輌の目標ヨーレートγt を演算
し、目標ヨーレートγt と車輌の実ヨーレートγとの偏
差Δγを演算し、ヨーレート偏差の大きさが所定値以上
であるときには制動制御量に基づき各輪の制動力を制御
するよう構成された車輌の運動制御装置が従来より知ら
れている。

【０００３】かかる運動制御装置によれば、車輌の限界
走行領域に於いて車輌のスリップ角が過剰になると、車
輌のスリップ角の大きさが減小するよう各輪の制動力が
制御されるので、スピンの如き車輌の好ましからざる挙
動の悪化を確実に防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の運動制御装置に於いては、車輌の限界走行領域に於い
てのみ制動力の制御による挙動制御が行われるようにな
っているため、車輌の走行状況が限界走行領域に入ると
突然に制動制御が開始され、車輌の運動制御としての滑
らかさに欠けるという不具合がある。またかかる不具合
を解消すべく車輌の走行状況が限界走行領域に入る前に
挙動制御を開始することが考えられるが、車輌のスリッ
プ角の大きさが小さい領域に於いてはスリップ角の推定
精度が悪いため、車輌の走行状況が限界走行領域に入る
前に車輌の運動制御を適正に行うことは困難である。

【０００５】本発明は、車輌の限界走行領域に於いての
み挙動制御を行うよう構成された従来の運動制御装置に
於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本
発明の主要な課題は、車輌の走行状況が限界走行領域に
入る前に運動制御を開始すると共に車輌のスリップ角の
変化率の大きさが小さい領域に於いては車輌のヨーレー
ト偏差の大きさに基づき運動制御を行うことにより、滑
らかな運動制御を行うと共に車輌の走行状況が限界走行
領域に入る前の運動制御を適正に行うことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の主要な課題は、本
発明によれば、請求項１の構成、即ち車輌の運動状態量
に基づき車輌に与える目標ヨーモーメントを制御する車
輌の運動制御装置に於いて、車体のスリップ角を演算す
る手段と、車輌の目標ヨーレートを演算する手段と、前
記スリップ角の大きさが小さいときには前記目標ヨーレ
ートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモ
ーメントを演算し、前記スリップ角の大きさが大きいと
きには前記スリップ角に基づき目標ヨーモーメントを演
算する手段とを有することを特徴とする車輌の運動制御
装置によって達成される。

【０００７】上記請求項１の構成によれば、少なくとも
車体のスリップ角の大きさが小さいときには目標ヨーレ
ートと車輌の実ヨーレートとの偏差に基づき目標ヨーモ
ーメントが演算され、スリップ角の大きさが大きいとき
にはスリップ角に基づき目標ヨーモーメントが演算され
るので、車体のスリップ角の大きさが大きい領域に於け
る車輌の挙動の悪化が効果的に防止されると共に車体の
スリップ角の大きさが小さい領域に於ける車輌の運動制
御が適正に行われる。

【０００８】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前
記目標ヨーモーメントを演算する手段は前記ヨーレート
偏差に基づき車輌に与える第一の目標ヨーモーメントを
演算し、前記スリップ角に基づき車輌に与える第二の目
標ヨーモーメントを演算し、前記第一の目標ヨーモーメ
ントと前記第二の目標ヨーモーメントとの重み和として
前記目標ヨーモーメントを演算し、前記スリップ角の大
きさが大きいほど前記第二の目標ヨーモーメントの重み
が大きくなるよう重みを変更するよう構成される（請求
項２の構成）。

【０００９】請求項２の構成によれば、ヨーレート偏差
に基づき演算される第一の目標ヨーモーメントと車輌の
スリップ角に基づき演算される第二の目標ヨーモーメン
トとの重み和として車輌に与えるヨーモーメントが演算
され、スリップ角の大きさが大きいほど第二の目標ヨー
モーメントの重みが大きくなるよう重みが変更されるの
で、車輌に与えるヨーモーメントがスリップ角の大きさ
に応じて適正に演算される。

【００１０】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前
記目標ヨーレートを演算する手段は操舵角及び車速に基
づき目標車体スリップ角を演算し、該目標車体スリップ
角に基づき前記目標ヨーレートを演算するよう構成され
る（請求項３の構成）。

【００１１】一般に、目標ヨーレート及び目標スリップ
角が相互に独立に演算され、目標ヨーレートと車輌の実
ヨーレートとの偏差に基づく目標ヨーモーメント及び目
標スリップ角に基づく目標ヨーモーメントが個別に演算
されると、ヨーレート偏差に基づく目標ヨーモーメント
による制御領域とスリップ角に基づく目標ヨーモーメン
トによる制御領域との境界に於いて運動制御に段差が生
じる虞れがある。

【００１２】これに対し請求項３の構成によれば、操舵
角及び車速に基づき目標車体スリップ角が演算され、該
目標車体スリップ角に基づき目標ヨーレートが演算され
るので、制御全体がスリップ角ベースの制御に統一さ
れ、これにより運動制御に段差が生じることが確実に防
止される。

【００１３】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前
記目標ヨーモーメントを演算する手段は演算した目標ヨ
ーモーメントをハイパスフィルタ処理するよう構成され
る（請求項４の構成）。

【００１４】請求項４の構成によれば、演算された目標
ヨーモーメントがハイパスフィルタ処理されることによ
り目標ヨーモーメントの低周波成分が除去されるので、
例えば高速での定常旋回時の如く長時間に亘り運動制御
が行われることによる悪影響が確実に防止される。

【００１５】

【課題解決手段の好ましい態様】本発明の一つの好まし
い態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、目標ヨ
ーモーメントは各輪の制駆動力が制御されることにより
車輌に与えられるよう構成される（好ましい態様１）。

【００１６】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１の構成に於いて、車体スリップ角及び
その変化率の線形和を演算し、該線形和の大きさが小さ
いときには目標ヨーレートと車輌の実ヨーレートとの偏
差に基づき目標ヨーモーメントを演算し、前記線形和の
大きさが大きいときには車体スリップ角に基づき目標ヨ
ーモーメントを演算するよう構成される（好ましい態様
２）。

【００１７】本発明の更に他の一つの好ましい態様によ
れば、上記請求項２の構成に於いて、目標ヨーレートを
演算する手段は車体スリップ角及びその変化率の線形和
を演算し、該線形和の大きさが大きいほど第二の目標ヨ
ーモーメントの重みが大きくなるよう重みを変更するよ
う構成される（好ましい態様３）。

【００１８】車輌の質量をｍとし、車輌の慣性ヨーモー
メントをＩz とし、車速をＶとし、前輪及び後輪のコー
ナリングパワーをそれぞれＣｆ 及びＣr とし、車輌の
ホイールベースをＬとし、車輌の重心より前輪車軸及び
後輪車軸までの距離をそれぞれＬf 及びＬr とし、車体
スリップ角及びその変化率をそれぞれβ及びβd とし、
車輌のヨーレート及びその変化率をそれぞれγ及びγd
とし、前輪の操舵角をδf とし、車輌のヨーモーメント
をＹＭとすると、車輌の運動は線形２輪モデルとして下
記の式（１ａ）及び式（１ｂ）の如く表される。これら
の式より分かる如く、線形２輪モデルは制御量としてヨ
ーモーメントＹＭを入力することによりヨーレートγが
変化し、その後ヨーレートγの変化が車体スリップ角β
の変化を生じさせる構造になっている。

【００１９】

【数１】

【００２０】式（１ａ）及び式（１ｂ）は下記の式（２
ａ）及び式（２ｂ）の如く変形可能である。

【００２１】

【数２】

【００２２】これらの式（２ａ）及び式（２ｂ）が車輌
の定常状態（βd ＝γd ＝０）に於いてＹＭ＝０のとき
の関係として成立するとすると、下記の式（３）が成立
し、従って操舵角δf及び目標車体スリップ角βref に
基づき下記の式（３）により目標ヨーレートγref が演
算される。

【００２３】

【数３】

【００２４】従って本発明の更に他の一つの好ましい態
様によれば、上記請求項３の構成に於いて、目標ヨーレ
ートを演算する手段は操舵角δf及び目標車体スリップ
角βref に基づき上記式（３）に従って目標ヨーレート
γref を演算するよう構成される（好ましい態様４）。

【００２５】上記式（３）に従って演算される目標ヨー
レートγref は、車輌の運転者が過剰に操舵した場合
（例えば路面の摩擦係数μに対し操舵角が過剰であるよ
うな場合）には、車輌は物理的にその旋回を行うことが
不可能であるため、車体スリップ角が増加してしまい車
輌が不安定になる。このことは定常状態でのヨーレート
と横加速度との関係を考えれば容易に理解できる。車輌
のヨーレートが定常的に目標ヨーレートγref である場
合に生じる横加速度Ｇyrefは目標ヨーレートγref と車
速Ｖとの積に等しいので、加速度のディメンジョンにて
表現された場合の路面の摩擦係数μが横加速度Ｇyrefの
大きさよりも小さい場合には、目標ヨーレートγref が
μ／Ｖにてガード処理される必要がある。

【００２６】従って本発明の更に他の一つの好ましい態
様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、目標
ヨーレートを演算する手段は加速度のディメンジョンに
て表現された場合の路面摩擦係数μが横加速度Ｇyrefの
大きさよりも小さい場合には、目標ヨーレートγref を
μ／Ｖにてガード処理するよう構成される（好ましい態
様５）。

【００２７】また本発明の更に他の一つの好ましい態様
によれば、上記請求項１の構成に於いて、運動制御装置
は更に目標前後力を演算する手段と、目標横力を演算す
る手段と、車輌の目標ヨーモーメント、目標前後力、目
標横力Ｆを達成するための各輪の目標制動圧を演算する
手段と、各輪の制動圧が目標制動圧になるよう制御する
手段とを有するよう構成される（好ましい態様６）。

【００２８】本発明の更に他の一つの好ましい態様によ
れば、上記好ましい態様６の構成に於いて、各輪の目標
制動圧を演算する手段は車輌の目標ヨーモーメント、目
標前後力、目標横力に基づきタイヤモデルを用いて各輪
の目標制動圧を演算するよう構成される（好ましい態様
６）。

【００２９】例えばタイヤモデルとして制動時の横力の
低下、荷重移動、タイヤスリップ角、路面の摩擦係数が
考慮されるブラッシュタイヤモデルを例にして各輪の目
標制動圧の演算について説明する。

【００３０】まずブラッシュタイヤモデルに基づき、各
輪のタイヤが発生する前後力Ｆtxi及び横力Ｆtyi （ｉ
＝fr、fl、rr、rl）を求め、また微小なスリップ率の変
化によるタイヤ前後力変化及び横力変化を求める。

【００３１】図６に示されている如く、各輪のタイヤ１
００の発生力Ｆti、即ち前後力Ｆtxi 及び横力Ｆtyi の
合力がタイヤの縦方向に対しなす角度をθi とし、タイ
ヤのスリップ角をβi とし、タイヤのスリップ率をＳi
（制動時が正、−∞＜Ｓ＜1.0 ）とし、路面の摩擦係数
をμとし、タイヤの接地荷重をＷi とし、Ｋs 及びＫb
を係数（正の定数）とすると、タイヤがロック状態には
ない場合（ξi ≧０の場合）の前後力Ｆtxi 及び横力Ｆ
tyi はそれぞれ下記の式４及び５にて表され、タイヤが
ロック状態にある場合（ξ＜０の場合）の前後力Ｆtxi
及び横力Ｆtyiはそれぞれ下記の式６及び７にて表され
る。

【００３２】

【数４】

【００３３】尚係数Ｋb は図７に示されている如く、ス
リップ率Ｓi が０であるときのタイヤのスリップ角βi
に対する横力Ｆtyi のグラフの原点に於ける傾きであ
り、係数Ｋs は図８に示されている如く、スリップ角β
i が０であるときのタイヤのスリップ率Ｓi に対する前
後力Ｆtxi のグラフの原点に於ける傾きである。また c
osθ、 sinθ、λ、ξはそれぞれ下記の式８〜１１にて
表される。

【００３４】

【数５】

【００３５】上記式４〜７をスリップ率Ｓi にて偏微分
することにより、微小なスリップ率の変化に対する前後
力変化及び横力変化（タイヤ座標系）を演算する（下記
の式１２及び１３）。

【００３６】

【数６】

【００３７】次に下記の式１４〜２１に従って右前輪
（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）の
各タイヤの前後力及び横力（タイヤ座標系）を車輌座標
系に変換して車輌に作用する力を演算すると共に、モー
メントを演算する。尚下記の各式に於いて、φf 及びφ
r はそれぞれ前輪及び後輪の舵角であり、Ｔr は車輌の
トレッド幅であり、Ｌf 及びＬr はそれぞれ車輌の重心
から前輪車軸及び後輪車軸までの距離であり、Ｔ（φf
）及びＴ（φr ）はそれぞれ下記の式２２及び２３に
て表される値である。

【００３８】

【数７】

【００３９】

【数８】

【００４０】

【数９】

【００４１】

【数１０】

【００４２】

【数１１】

【００４３】同様に、下記の式２４〜３１に従って右前
輪（fr）、左前輪（fl）、右後輪（rr）、左後輪（rl）
の各タイヤの前後力及び横力の偏微分値（タイヤ座標
系）を車輌座標系に変換して車輌に作用する力の偏微分
値（微係数）を演算すると共に、モーメントの偏微分値
（微係数）を演算する。

【００４４】

【数１２】

【００４５】

【数１３】

【００４６】

【数１４】

【００４７】

【数１５】

【００４８】次にブラッシュモデルに基づき、各輪のス
リップ率が目標スリップ率Ｓi であるときに発生する車
輌の前後力Ｆx 、横力Ｆy 、モーメントＭを下記の式３
２に従って推定演算する。

【００４９】

【数１６】

【００５０】次に下記の（Ａ）及び（Ｂ）の考え方に基
づき、下記の式３３及び３４に従って目標前後力Ｆxa、
目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を演算する。尚下記
の式３３の右辺はスリップ率が０であるときに各輪に発
生する前後力、横力、モーメントを表している。

【００５１】（Ａ）車輌の運動制御により車輌の挙動を
安定化させるための目標前後力Ｆxt及び目標モーメント
Ｍt は運動制御していないとき（スリップ率Ｓi が０で
あるとき）に発生する前後力Ｆxso 及びモーメントＭso
に対する上乗せ量であると見なす。

【００５２】（Ｂ）運動制御していないときの横力Ｆys
o を目標横力Ｆyaとすることにより、運動制御時の横力
の低下を極力減らす。

【００５３】

【数１７】

【００５４】被制御４輪のスリップ率の微小な変化ｄＳ
i による車体に作用する前後力の変化ｄＦx 、横力の変
化ｄＦy 、モーメントの変化ｄＭは下記の式３５により
表される。尚下記の式３５に於いて、ｄＳfr、ｄＳfl、
ｄＳrr、ｄＳrlはそれぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左
後輪のスリップ率の微小変化量であり、Ｊはヤコビ行列
である。

【００５５】

【数１８】

【００５６】次に目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標
モーメントＭa を実現するスリップ率Ｓi を演算する。
ただしこのスリップ率を解析的に解くことは困難である
ため、以下の収束演算により求める。

【００５７】いま現在の前後力、横力、モーメントと目
標前後力、目標横力、目標モーメントとの差をΔとする
と、Δは下記の式３６により表され、このΔを０にする
スリップ率修正量のうち、Ｔをトランスポートとして下
記の式３７にて表される評価関数Ｌを最小化するスリッ
プ率修正量δＳを求める。

【００５８】

【数１９】

【００５９】 Ｌe ＝δＳ^TＷdsδＳ＋（Ｓ＋δＳ）^TＷs （Ｓ＋δＳ）＋Ｅ^TＷf Ｅ ……（３７）

【００６０】式３７の評価関数Ｌe を最小化するスリッ
プ率修正量δＳは下記の式３８の通りである。ただしＦ
x 、Ｆy 、Ｍはそれぞれ現在の被制御輪のスリップ率で
発生している前後力、横力、モーメント（式３２）であ
り、Ｆxa、Ｆya、Ｍa はそれぞれ目標前後力、目標横
力、目標モーメント（式３４）であり、Ｓ及びδＳはそ
れぞれ各輪のスリップ率（下記の式３９）及びスリップ
率修正量（下記の式４０）であり、ＥはΔとδＳによる
前後力、横力、モーメントの修正量との差（下記の式４
１）であり、Ｗdsはスリップ率修正量δＳに対する重み
（下記の式４２）であり、Ｗs はスリップ率Ｓに対する
重み（下記の式４３）であり、Ｗf は各力に対する重み
（下記の式４４）であり、各重みは０又は正の値であ
る。

【００６１】 δＳ＝（Ｗds＋Ｗs ＋Ｊ^TＷf Ｊ）^-1（−Ｗs Ｓ＋Ｊ^TＷf Δ） ……（３８）

【００６２】

【数２０】

【００６３】

【数２１】

【００６４】

【数２２】

【００６５】

【数２３】

【００６６】

【数２４】

【００６７】

【数２５】

【００６８】従って前回の目標スリップ率Ｓi をスリッ
プ率修正量δＳi にて修正することにより、目標前後力
Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa を達成する各
輪の目標スリップ率Ｓi を演算することができる。

【００６９】また周知の如く、各輪の慣性モーメントを
Ｉtiとし、車輪の回転角速度ωi の変化率をωdiとし、
タイヤが発生する前後力をＦtxi とし、車輪の有効半径
をＲtiとし、ブレーキパッドの摩擦係数をμpiとし、ホ
イールシリンダの断面積をＳwiとし、ホイールシリンダ
の油圧をＰwiとし、ブレーキロータの有効半径をＲriと
すると、タイヤの回転運動は下記の式（４５）により表
される。

【００７０】 Ｉtiωdi＝ＦtxiＲti−μpiＳwiＰwiＲri ……（４５） 上記式（４５）に於いて、Ｉtiωdiが十分に小さく０と
置けるとすると、前後力Ｆtxi を発生するためのホイー
ルシリンダの目標油圧、即ち目標制動圧Ｐwtiは下記の
式（４６）により求められる。

【００７１】 Ｐwti＝ＦtxiＲti／（μpiＳwiＲri） ……（４６） 従って目標スリップ率Ｓi を上記式（４）又は上記式
（６）に代入することにより、各輪のタイヤが発生すべ
き前後力Ｆtxi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を演算し、前後
力Ｆtxiを上記式（４６）に代入することにより、各輪
の目標制動圧Ｐwtiを求めることができる。

【００７２】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

【００７３】図１は本発明による車輌の運動制御装置の
一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。

【００７４】図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ
車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれ
ぞれ車輌の駆動輪である左右の後輪を示している。従動
輪であり操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FRは
運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答し
て駆動されるラック・アンド・ピニオン式のパワーステ
アリング装置１６によりタイロッド１８L 及び１８R を
介して操舵される。

【００７５】各車輪の制動力は制動装置２０の油圧回路
２２によりホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４RR、
２４RLの制動圧が制御されることによって制御されるよ
うになっている。図には示されていないが、油圧回路２
２はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、
各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者による
ブレーキペダル２６の踏み込み操作に応じて駆動される
マスタシリンダ２８により制御され、また必要に応じて
後に詳細に説明する如く電気式制御装置３０により制御
される。

【００７６】車輪１０FR〜１０RLに近接した位置にはそ
れぞれ各車輪のホイールシリンダ２４FR、２４FL、２４
RR、２４RL内の圧力Ｐwi（ｉ＝fr、fl、rr、rl）を検出
する圧力センサ３２FR、３２FL、３２RR、３２RLが設け
られ、ステアリングホイール１４が連結されたステアリ
ングコラムには操舵角δf を検出する操舵角センサ３４
が設けられている。また車輌１２にはそれぞれ車輌のヨ
ーレートγを検出するヨーレートセンサ３６、前後加速
度Ｇx を検出する前後加速度センサ３８、横加速度Ｇy
を検出する横加速度センサ４０、車速Ｖを検出する車速
センサ４２、ブレーキペダルに対する踏力に対応する状
態量としてマスタシリンダ２８内の圧力Ｐm を検出する
圧力センサ４４が設けられている。尚操舵角センサ３
４、ヨーレートセンサ３６及び横加速度センサ４０は車
輌の左旋回方向を正としてそれぞれ操舵角、ヨーレート
及び横加速度を検出する。

【００７７】図示の如く、圧力センサ３２FR〜３２RLに
より検出されたホイールシリンダ内圧力Ｐwiを示す信
号、操舵角センサ３４により検出された操舵角δfを示
す信号、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレ
ートγを示す信号、前後加速度センサ３８により検出さ
れた前後加速度Ｇx を示す信号、横加速度センサ４０に
より検出された横加速度Ｇy を示す信号、車速センサ４
２により検出された車速Ｖを示す信号、圧力センサ４４
により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐm を示す信号は
電気式制御装置３０に入力される。尚図には詳細に示さ
れていないが、電気式制御装置３０は例えばＣＰＵとＲ
ＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双
方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構
成のマイクロコンピュータを含んでいる。

【００７８】電気式制御装置３０は、後述の如く図２乃
至図４に示されたフローチャートに従い、車輌の状態量
として車体のスリップ角β及びその変化率βd を演算
し、目標状態量として目標車体スリップ角βref 及びガ
ード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgを演算し、目
標運動量としてハイパスフィルタ処理後の車輌の目標ヨ
ーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを
演算し、車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力
Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標制動圧
Ｐwti を演算し、各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti
になるよう油圧フィードバック制御により各輪の制動圧
を制御し、これにより車輌の限界領域のみならず非線形
領域に於いても車輌の運動を安定化させる。

【００７９】次に図２乃至図４に示されたフローチャー
トを参照して図示の実施形態に於ける車輌の運動制御に
ついて説明する。尚図２に示されたゼネラルフローチャ
ートによる制御は図には示されていないイグニッション
スイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し
実行される。

【００８０】まずステップ５０に於いてはホイールシリ
ンダ内圧力Ｐwi等を示す信号の読み込みが行われ、ステ
ップ１００に於いては車輌の状態量として車体のスリッ
プ角β及びその変化率βd が演算される。具体的には、
車輌の横加速度Ｇｙと車速及びヨーレートの積Ｖγとの
偏差Ｇｙ−Ｖγが積分されることにより車輌の横滑り速
度Ｖy が演算され、車輌の前後速度Ｖx （＝車速Ｖ）に
対する横滑り速度Ｖyの比Ｖy ／Ｖx として車体のスリ
ップ角βが演算され、スリップ角βの時間微分値として
スリップ角の変化率βdが演算される。

【００８１】ステップ１５０に於いては図３に示された
フローチャートに従って目標状態量として目標車体スリ
ップ角βref 及びガード処理後の車輌の目標ヨーレート
γrefgが演算され、ステップ２００に於いては図４に示
されたフローチャートに従って目標運動量としてハイパ
スフィルタ処理後の車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、
目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytが演算される。

【００８２】ステップ３５０に於いては車輌の目標ヨー
モーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytに基
づき上記式（３４）に対応する下記の式（４7）に従っ
て目標前後力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa
が演算され、上記式（３５）〜（４４）に従って各輪の
目標スリップ率Ｓi が演算され、上記式（４６）に対応
する下記の式（４８）に従って各輪の目標制動圧Ｐwti
が演算される。

【００８３】

【数２６】

【００８４】 Ｐwi＝ＦtxiＲti／（μpiＳiＲri） ……（４８）

【００８５】ステップ４００に於いては各輪の制動圧Ｐ
wiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック制
御により各輪の制動圧が制御される。尚各輪の目標制動
圧Ｐwti の演算自体は本発明の要旨をなすものではな
く、当技術分野に於いて知られた任意の要領にて行われ
てよい。

【００８６】図３に示された目標状態量演算ルーチンの
ステップ１６０に於いては、操舵角δf 及び車速Ｖに基
づき任意の伝達関数Ｇβ(s) ＝βref(s)／δf(s)（例え
ばＫ(V) を車速の関数である係数とし、τ(V) を車速の
関数である時定数とし、ｓをラプラス演算子として、Ｋ
(V) ／（τ(V) ｓ＋１））を用いて目標車体スリップ角
βref が演算される。

【００８７】ステップ１７０に於いては操舵角δf 及び
目標車体スリップ角βref に基づき上記式（３）に従っ
て目標ヨーレートγref が演算され、ステップ１８０に
於いては前後加速度Ｇx 及び横加速度Ｇy に基づき下記
の式（４９）に従って車輌の合成加速度Ｇxyが演算さ
れ、合成加速度Ｇxy及び０．１０のうちの小さい方の値
として路面の摩擦係数μが演算される。尚路面の摩擦係
数μが合成加速度Ｇxy及び０．１０のうちの小さい方の
値として演算されるのは、操舵初期の前後加速度Ｇx 及
び横加速度Ｇy の大きさが小さい状況に於いて後述のス
テップ１９０によるガード処理が行われることを防止す
るためである。

【００８８】Ｇxy＝（Ｇx²＋Ｇy²）^1/2 ……（４９）

【００８９】ステップ１９０に於いては目標ヨーレート
γref の絶対値がμ／Ｖ以下であるか否かの判別が行わ
れ、肯定判別が行われたときにはガード処理後の車輌の
目標ヨーレートγrefgがγref に設定され、否定判別が
行われたときにはsign（Ｇy）を横加速度Ｇy の符号と
して、ガード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgが下
記の式（５０）に従って演算され、しかる後ステップ２
００へ進む。

【００９０】 γrefg＝sign（Ｇy ）μ／Ｖ ……（５０）

【００９１】また図４に示された目標運動量演算ルーチ
ンのステップ２１０に於いては、車速Ｖに基づき図には
示されていないマップより係数Ｋyrが演算されると共
に、下記の式（５１）に従ってヨーレート偏差に基づく
第一の目標ヨーモーメントＭyrが演算される。

【００９２】Ｍyr＝Ｋyr（γrefg−γ） ……（５１）

【００９３】ステップ２２０に於いては車速Ｖに基づき
図には示されていないマップより係数Ｋsaが演算される
と共に、Ｋ1 及びＫ2 をそれぞれ正の定数として下記の
式（５２）に従って車体スリップ角に基づく第二の目標
ヨーモーメントＭsaが演算される。尚スリップ角βの推
定精度が十分ではない場合には、目標ヨーモーメントＭ
saは下記の式（５３）に従って演算されてもよい。

【００９４】 Ｍsa＝Ｋsa{Ｋ1 βd＋Ｋ2（β−βref）} ……（５２） Ｍsa＝Ｋsa（Ｋ1 βd＋Ｋ2β） ……（５３）

【００９５】ステップ２３０に於いては下記の式（５
４）に従って車輌の限界状態評価量Ａが演算される。尚
スリップ角βの推定精度が十分ではない場合には、限界
状態評価量Ａは下記の式（５５）に従って演算されても
よい。

【００９６】 Ａ＝|Ｋ1 βd＋Ｋ2（β−βref）| ……（５４） Ａ＝|Ｋ1 βd＋Ｋ2 β| ……（５５）

【００９７】ステップ２４０に於いては限界状態評価量
Ａに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより
後述のステップ２５０に於ける目標ヨーモーメントＹＭ
の演算に於ける重み係数Ｋt が演算される。

【００９８】ステップ２５０に於いては下記の式（５
６）に従って目標ヨーモーメントＹＭが演算され、ステ
ップ２６０に於いては目標ヨーモーメントＹＭがハイパ
スフィルタ処理されることによりハイパスフィルタ処理
後の目標ヨーモーメントＹＭhpが演算される。

【００９９】 ＹＭ＝Ｋt Ｍyr＋（１−Ｋt ）Ｍsa ……（５６）

【０１００】ステップ２７０に於いてはハイパスフィル
タ処理後の目標ヨーモーメントＹＭhpに基づきＫymx を
正の定数として下記の式（５７）に従って目標制動力Ｆ
ymが演算される。

【０１０１】Ｆym＝Ｋymx ＹＭhp ……（５７）

【０１０２】ステップ２８０に於いてはマスタシリンダ
圧力Ｐm に基づきＫm を正の定数として下記の式（５
８）に従って運転者による要求制動力Ｆdxが演算され
る。尚要求制動力Ｆdxはマスタシリンダ圧Ｐm に基づき
図には示されていないマップより演算されてもよい。

【０１０３】Ｆdx＝Ｋm Ｐm ……（５８）

【０１０４】ステップ２９０に於いては目標制動力Ｆym
及び要求制動力Ｆdxのうち大きい方の値が目標前後力Ｆ
xtに設定される。

【０１０５】ステップ３００に於いては制動による横力
の減少を低減すべく、各輪のスリップ率が０であるとき
に発生する各輪の横力がブラッシュタイヤモデルの如き
タイヤモデルを使用して演算されると共に、それらの総
和が目標横力Ｆytに設定され、しかる後ステップ３００
へ進む。

【０１０６】かくして図示の実施形態によれば、ステッ
プ１００に於いて車輌の状態量として車体のスリップ角
β及びその変化率βd が演算され、ステップ１５０に於
いて目標状態量として目標車体スリップ角βref 及びガ
ード処理後の車輌の目標ヨーレートγrefgが演算され、
ステップ２００に於いて目標運動量としてハイパスフィ
ルタ処理後の車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前
後力Ｆxt、目標横力Ｆytが演算され、ステップ３５０に
於いて車輌の目標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆ
xt、目標横力Ｆytを達成するための各輪の目標制動圧Ｐ
wti が演算され、ステップ４００に於いて各輪の制動圧
Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油圧フィードバック
制御により各輪の制動圧が制御される。

【０１０７】この場合、ハイパスフィルタ処理前の車輌
の目標ヨーモーメントＹＭはステップ２５０に於いてヨ
ーレート偏差に基づく第一の目標ヨーモーメントＭyrと
車体スリップ角に基づく第二の目標ヨーモーメントＭsa
との重み和として演算され、第一の目標ヨーモーメント
Ｍyrに対する重み係数Ｋt はステップ２４０に於いて限
界状態評価量Ａが大きいほど小さくなるよう可変設定さ
れ、これにより車体スリップ角β若しくはその変化率β
d の大きさが大きいほど第二の目標ヨーモーメントＭsa
に対する重み（１−Ｋt ）が大きく設定される。

【０１０８】従って図示の実施形態によれば、車体スリ
ップ角β若しくはその変化率βd の大きさが大きい限界
領域に於ける車輌の挙動の悪化を効果的に防止すること
ができると共に車体スリップ角β若しくはその変化率β
dの大きさが小さい非線型領域に於ける車輌の運動制御
を適正に行うことができる。

【０１０９】特に図示の実施形態によれば、限界状態評
価量Ａはステップ２３０に於いて式（５４）に従って車
体スリップ角の偏差β−βref と車体スリップ角の変化
率βd との線形和として又は式（５５）に従って車体ス
リップ角βと車体スリップ角の変化率βd との線形和と
して演算されるので、限界状態評価量Ａが車体スリップ
角β又はその偏差β−βref又は車体スリップ角の変化
率βd のみに基づき演算される場合に比して、限界状態
評価量Ａを車輌の実際の状態に応じて適正に演算するこ
とができ、これにより車輌の目標ヨーモーメントＹＭを
車輌の実際の状態に応じて適正に演算することができ
る。

【０１１０】また図示の実施形態によれば、目標ヨーレ
ートγref はステップ１７０に於いて操舵角δf 及び目
標車体スリップ角βref に基づき上記式（３）に従って
演算され、この目標ヨーレートγref のガード処理値γ
refgに基づきステップ２１０に於いて第一の目標ヨーモ
ーメントＭyrが演算され、従って第一及び第二の何れの
目標ヨーモーメントも車体スリップ角をベースに演算さ
れるので、限界状態評価量Ａの変化に伴う重み係数Ｋt
の変化により車輌の目標ヨーモーメントＹＭが急激に変
化することを確実に防止することができる。

【０１１１】目標ヨーモーメントＹＭがハイパスフィル
タ処理されない場合には、例えば高速での定常旋回時等
に於いて目標ヨーモーメントＹＭの大きさが比較的長い
時間に亘り大きい値になり、そのため比較的長い時間に
亘り運動制御が行われるので、運動制御のための制動が
比較的長い時間に亘り行われ、そのためブレーキパッド
の過熱や過剰な摩耗が生じ易い。

【０１１２】これに対し図示の実施形態によれば、目標
ヨーモーメントＹＭはステップ２６０に於いてハイパス
フィルタ処理されることによって低周波成分が除去さ
れ、ステップ２７０に於いてハイパスフィルタ処理後の
目標ヨーモーメントＹＭhpに基づき目標制動力Ｆymが演
算されるので、高速での定常旋回時等に於いて運動制御
のための制動が比較的長い時間に亘り行われることに起
因するブレーキパッドの過熱や過剰な摩耗を確実に防止
することができる。

【０１１３】また図示の実施形態によれば、ステップ３
００に於いて各輪のスリップ率が０であるときに発生す
る各輪の横力が演算されると共に、それらの総和が目標
横力Ｆytに設定され、その横力が達成されるようステッ
プ３５０に於いて各輪の目標制動圧Ｐwti が演算される
ので、運動制御に起因する車輌の横力の低下を抑制し、
目標横力Ｆytが考慮されない場合に比して車輌の安定性
を向上させることができる。

【０１１４】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の
実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。

【０１１５】例えば上述の実施形態に於いては、目標ヨ
ーモーメントＹＭは式（５６）に従ってヨーレート偏差
に基づく第一の目標ヨーモーメントＭyrと車体スリップ
角に基づく第二の目標ヨーモーメントＭsaとの重み和と
して演算され、重み係数Ｋtは限界状態評価量Ａが大き
いほど小さくなるよう可変設定されるようになっている
が、目標ヨーモーメントＹＭは限界状態評価量Ａが予め
設定された基準値以下のときには第一の目標ヨーモーメ
ントＭyrに設定され、限界状態評価量Ａが基準値を超え
るときには第二の目標ヨーモーメントＭsaに設定されて
もよい。

【０１１６】また上述の実施形態に於いては、限界状態
評価量Ａは式（５４）に従って車体スリップ角の偏差β
−βref と車体スリップ角の変化率βd との線形和とし
て又は式（５５）に従って車体スリップ角βと車体スリ
ップ角の変化率βd との線形和として演算されるように
なっているが、限界状態評価量Ａは車体スリップ角の偏
差β−βref 又は車体スリップ角βに基づき演算されて
もよい。

【０１１７】また上述の実施形態に於いては、目標前後
力Ｆxa、目標横力Ｆya、目標モーメントＭa は上記式
（４７）に従って演算されるようになっているが、これ
らはそれぞれ目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆyt、目標ヨー
モーメントＹＭhpに設定されてもよい。

【０１１８】また上述の実施形態に於いては、車輌の目
標ヨーモーメントＹＭhp、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆ
ytを達成するための各輪の目標制動圧Ｐwti が演算さ
れ、各輪の制動圧Ｐwiが目標制動圧Ｐwti になるよう油
圧フィードバック制御により各輪の制動圧が制御される
ようになっているが、車輌の目標ヨーモーメントＹＭh
p、目標前後力Ｆxt、目標横力Ｆytを達成するための各
輪の目標スリップ率が演算され、各輪のスリップ率が目
標スリップ率になるよう車輪速度フィードバック制御に
より各輪の制動圧が制御されてもよい。

【０１１９】更に上述の実施形態に於いては、運転者の
制動要求量を検出する手段はマスタシリンダ圧Ｐm を検
出する圧力センサ４４であるが、ブレーキペダル２６に
対する踏力を検出する踏力センサやブレーキペダル２６
のストロークを検出するストロークセンサであってもよ
い。

【０１２０】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項１の構成によれば、車体のスリップ角の大き
さが大きい領域に於ける車輌の挙動の悪化を効果的に防
止することができると共に車体のスリップ角の大きさが
小さい領域に於ける車輌の運動制御を適正に行うことが
でき、また請求項２の構成によれば、スリップ角の大き
さが大きいほど第二の目標ヨーモーメントの重みが大き
くなるよう重みが変更されるので、車輌に与えるヨーモ
ーメントをスリップ角の大きさに応じて適正に制御する
ことができる。

【０１２１】また請求項３の構成によれば、操舵角及び
車速に基づき目標車体スリップ角が演算され、該目標車
体スリップ角に基づき目標ヨーレートが演算され、これ
により制御全体がスリップ角ベースの制御に統一されさ
れるので、運動制御に段差が生じることを確実に防止す
ることができる。

【０１２２】また請求項４の構成によれば、目標ヨーモ
ーメントがハイパスフィルタ処理されることにより目標
ヨーモーメントの低周波成分が除去されるので、高速で
の定常旋回時の如く長時間に亘り運動制御が行われるこ
とによる悪影響、例えばブレーキパッドの過熱や過剰な
摩耗を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車輌の運動制御装置の一つの好ま
しい実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図示の実施形態に於ける運動制御ルーチンを示
すゼネラルフローチャートである。

【図３】図２に示されたフローチャートのステップ１５
０に於ける目標状態量の演算ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図４】図２に示されたフローチャートのステップ２０
０に於ける目標運動量の演算ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図５】限界状態評価量Ａと重み係数Ｋt との間の関係
を示すグラフである。

【図６】タイヤの発生力Ｆtiがタイヤの横方向に対しな
す角度θi 等を示す説明図である。

【図７】スリップ率が０であるときのタイヤのスリップ
角βi に対する横力Ｆtyi の関係を示すグラフである。

【図８】スリップ角βi が０であるときのタイヤのスリ
ップ率Ｓi に対する前後力Ｆtxi の関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０FR〜１０RL…車輪 ２０…制動装置 ２８…マスタシリンダ ３０…電気式制御装置 ３２FR〜３２RL…圧力センサ ３４……操舵角センサ ３６…ヨーレートセンサ ３８…前後加速度センサ ４０…横加速度センサ ４２…車速センサ ４４…圧力センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輌の運動状態量に基づき車輌に与える目
   標ヨーモーメントを制御する車輌の運動制御装置に於い
   て、車体のスリップ角を演算する手段と、車輌の目標ヨ
   ーレートを演算する手段と、前記スリップ角の大きさが
   小さいときには前記目標ヨーレートと車輌の実ヨーレー
   トとの偏差に基づき目標ヨーモーメントを演算し、前記
   スリップ角の大きさが大きいときには前記スリップ角に
   基づき目標ヨーモーメントを演算する手段とを有するこ
   とを特徴とする車輌の運動制御装置。
2. 【請求項２】前記目標ヨーモーメントを演算する手段は
   前記ヨーレート偏差に基づき車輌に与える第一の目標ヨ
   ーモーメントを演算し、前記スリップ角に基づき車輌に
   与える第二の目標ヨーモーメントを演算し、前記第一の
   目標ヨーモーメントと前記第二の目標ヨーモーメントと
   の重み和として前記目標ヨーモーメントを演算し、前記
   スリップ角の大きさが大きいほど前記第二の目標ヨーモ
   ーメントの重みが大きくなるよう重みを変更することを
   特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装置。
3. 【請求項３】前記目標ヨーレートを演算する手段は操舵
   角及び車速に基づき目標車体スリップ角を演算し、該目
   標車体スリップ角に基づき前記目標ヨーレートを演算す
   ることを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装
   置。
4. 【請求項４】前記目標ヨーモーメントを演算する手段は
   演算した目標ヨーモーメントをハイパスフィルタ処理す
   ることを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装
   置。